Конструктивные системы и схемы гр. Зданий

Конструктивная система здания определяет вы­бор совокупности основных его элементов, воспри­нимающих все воздействующие на здание нагрузки и обеспечивающих его прочность и трещиностой-кость, а следовательно, долговечность.

Конструктивная система надземной части остова прежде всего характеризуется типом основных несу­щих вертикальных конструкций. Она может быть однородной или комбинированной.

К числу однородных систем принадлежат:

стержневые — каркасные системы из вертикаль­ных стоек — колонн и связывающих их в горизон­тальной плоскости балок—ригелей с жесткими (рамными) узлами или стенками — диафрагмами жесткости, способными воспринимать горизонталь­ные усилия в зданиях высотой до 12 этажей;

плоскостные — стеновые системы из монолитных стен или сборных панелей;

объемные — блок-комнатные системы из объем­ных железобетонных элементов длиной на полпро­лета или пролет здания.

К числу комбинированных систем принадлежат:

каркасно-панельные системы с наружными па­нельными стенами, обстраивающими расположен­ный внутри каркас;

панельно-блок-комнатные системы с объемными элементами и внутренними поперечными или наружными продольными несущими стенами;

каркасно-панельно-ствольные системы с моно­литными башенными элементами, образующими яд­ро жесткости высотного здания в 12 и более эта­жей. Монолитный ствол связывается с каркасом или несущими панелями. Каркасно-панельно-ствольные системы обладают большей несушей способ­ностью и жесткостью благодаря восприятию гори­зонтальной нагрузки монолитными ядрами по срав­нению с другими системами, где в этих целях при­меняются плоские диафрагмы и рамные узлы жест­кости.

В каждой из перечисленных конструктивных си­стем возможна различная геометрическая схема расположения несущих конструкций относительно главной оси здания: поперечная, продольная, пере­крестная (центральная).

Ограждать объем здания наряду с несущими могут самонесущие и навесные стены. Несущие стены воспринимают и передают на фундаменты нагрузки от собственной массы и смежных собира­ющих полезные нагрузки конструкций (крыши, перекрытия и т. д.); самонесущие — только от соб­ственной массы (включая балконы, эркеры и т. п.). Навесные стены воспринимают нагрузку от соб­ственной массы только в пределах этажа (яруса) и передают ее на смежные конструкции (несущие стены, каркас).

Таким образом, конструктивную систему надзем­ной части остова гражданских зданий характеризу­ют три основных признака: тип основных вертика­льных несущих конструкций, геометрическая схема их расположения в плане и статическая функция наружных стен.

Выбор конструкций подземной части остова в известной мере определяется конструктивной сис­темой надземной части и прочностной характери­стикой образующих его основание грунтов. Для стержневых систем характерны столбчатые фундаменты; для плоскостных — ленточные; для ствольных систем с монолитными башенными эле­ментами, применяемыми в высотных зданиях, — плитные. При слабых грунтах все системы в высот­ных зданиях могут опираться на перекрестные ленты, сплошную ребристую или полнотелую пли­ту, охватывающую весь контур плана.

Свайные фундаменты позволяют передать на­грузки здания на залегающее на значительной глу­бине естественное основание (сваи-стойки) или уплотнить под ним слабые грунты (висячие сваи).

Привязка определяет расстояние от модульной, координационной оси до грани или геометрической оси сечения конструктивного элемента. Применяемые правила привязки дают возможность установить взаимозаменяемость конструкций и значительно сократить количество доборных элементов. Ниже рассмотрены основные правила привязки конструктивных элементов к координационным осям. Основные из них следующие. В одноэтажных производственных зданиях колонны средних рядов располагают так, чтобы геометрические оси сечения колонн совпадали с продольными и поперечными модульными координационными осями. Исключения допускаются относительно колонн возле температурных швов и перепадов высот.

При использовании в качестве несущих конструкций стропильных ферм и балок колонны крайних рядов и наружные стены привязывают к продольным координационным осям по таким правилам:

• внешнюю грань колонн совмещают с координационной осью (нулевая привязка), а внутреннюю плоскость стены смещают наружу на 30 мм в зданиях следующих типов: в зданиях без мостовых кранов со сборным железобетонным каркасом при шаге крайних колонн 6 или 12 м, а также в зданиях со стальным или смешанным каркасом при шаге колонн крайних рядов 6 м; в зданиях с кранами грузоподъемностью до 20 т и со сборным железо-бетонным или смешанным каркасом при шаге крайних колонн 6 м и при высоте не более 14,4 м; в зданиях с ручными мостовыми кранами;

• внешнюю грань колонн смещают наружу с координационной оси на 250 мм, а между внутренней плоскостью стены и гранью колонн предусматривают зазор 30 мм в таких зданиях: без мостовых кранов со стальным или смешанным каркасом при шаге крайних колонн 12 м; с кранами при шаге колонн крайних рядов 12 м, в зданиях со стальным каркасом при шаге колонн 6 м, а также в зданиях с кранами грузоподъемностью свыше 20 т и сборным железобетонным или смешанным каркасом при шаге крайних колонн 6 м и высоте 12 м и более; при наличии проходов вдоль подкрановых путей.

Привязка колонн и стен одноэтажных зданий к координационным осямКолонны и наружные стены из панелей привязывают к крайним поперечным координационным осям по линиям поперечных температурных швов с соблюдением таких требований:

• в торцах зданий геометрические оси сечения колонн основного каркаса смещают внутрь на 500 мм с координационной оси, а внутренние поверхности стен - наружу на 30 мм с той же оси;

• по линиям поперечных температурных швов геометрические оси сечения колонн смещают по 500 мм в обе стороны от оси шва, совмещаемого с поперечной координационной осью.

При устройстве продольных температурных швов или перепаде высот параллельных пролетов на парных колоннах следует предусматривать парные модульные координационные осы со вставкой между ними. В зависимости от размера привязки колонн в каждом из смежных пролетов размеры вставок между парными координационными осями по линиям температурных швов в зданиях с пролетами одинаковой высоты и с покрытиями по стропильным балкам (фермам) принимают равными 500, 750, 1000 мм.

Размер вставки между продольными координационными осями по линии перепада высот параллельных пролетов в зданиях с покрытиями по стропильным балкам (фермам) должен быть кратным 50 мм:

• привязки к координационным осям граней колонн, обращенных в сторону перепада;

• толщины стены из панелей и зазора 30 м между ее внутренней плоскостью и гранью колонн повышенного пролета;

• зазора не менее 50 мм между внешней плоскостью стены и гранью колон пониженного пролета.

При этом размер вставки должен быть не менее 300 мм. Размеры вставок в местах примыкания взаимно перпендикулярных пролетов (пониженных продольных к повышенному поперечному) составляют от 300 до 900 мм. Если есть продольный шов между пролетами, которые примыкают к перпендикулярного пролету, этот шов продлевают в перпендикулярный пролет, где он будет поперечным швом. При этом вставка между координационными осями в продольном и поперечном швах равна 500, 750 и 1000 мм, а каждую из парных колонн по линии поперечного шва нужно смещать с ближайшей оси на 500 мм. Если на наружные стены опираются конструкции покрытия, то внутреннюю плоскость стены смещают внутрь от координационной оси на 150 (130) мм.

Привязка колонн и стен многоэтажных зданий к координационным осямКолонны к средним продольным и поперечным координационным осям многоэтажных зданий привязывают так, чтобы геометрические оси сечения колонн совпадали с координационными осями, за исключением колонн по линиям температурных швов. В случае привязки колонн и наружных стен из панелей к крайним продольным координационным осям зданий внешнюю грань колонн (в зависимости от конструкции каркаса) смещают наружу с координационной оси на 200 мм или совмещают с этой осью, а между внутренней плоскостью стены и гранями колонн предусматривают зазор 30 мм. По линии поперечных температурных швов зданий с перекрытиями из сборных ребристых или гладких многопустотных плит предусматривают парные координационные оси с вставкой между ними размером 1000 мм, а геометрические оси парных колонн совмещают с координационными осями.

В случае пристройки многоэтажных зданий к одноэтажным не допускается взаимно смешивать координационные оси, перпендикулярные к линии пристройки и общие для обеих частей сблокированного здания. Размеры вставки между параллельными крайними координационными осями по линии пристройки зданий назначают с учетом использования типовых стеновых панелей - удлиненных рядовых или доборных.

5 Общие сведения о фундаментах. Конструктивные решения основных видов фундаментов

Фундаменты. Фундаментом называется подземная часть здания или сооружения, воспринимающая все нагрузки, как постоянные, так и временные, возникающие в надземных частях и, передающая давление от этих нагрузок на основание. Стоимость фундаментов составляет примерно 10% стоимости здания, масса до 20%, трудоемкость около 15%.

Фундаменты должны удовлетворять требованиям прочности, устойчивости, долговечности и экономичности. Необходимая прочность достигается выбором материала и размеров сечений фундаментов, способных воспринять расчетные нагрузки. Устойчивость против опрокидывания или скольжения по основанию обеспечивают формой фундаментов, соответствующей направлению равнодействующей сил по их подошве. Долговечность фундаментов зависит от их сопротивления действию грунтовых вод и морозостойкость. При выборе типа фундамента следует исходить из требований индустриализации, достигаемой применением сборных блоков заводского или полигонного изготовления с максимальным укрупнением их, насколько это позволяет имеющиеся на строительстве подъемно- транспортные механизмы.

Верхняя часть фундамента, на которую опираются стены здания, называется обрезом, а нижняя поверхность, непосредственно опирающаяся на основание, - подошвой фундамента.

По материалу фундаменты разделяют на бетонные, железобетонные и каменные. Наиболее распространены фундаменты из бетона и железобетона. Бутобетонные (каменные) фундаменты устраивают главным образом в малоэтажных зданиях.

Различают фундаменты неглубокого заложения, свайные фундаменты и фундаменты глубокого заложения (опускные колодцы, кессоны).

Рисунок 2.10 Виды фундаментов

а - ленточный из бутового камня; б - ленточно-сборный; в - свайный монолитный; г - отдельно стоящий; д - перекрестно - ленточный; ж - сплошная фундаментная плита.

По конструкции фундаменты бывают ленточными, столбчатыми, сплошными и свайными; по форме профиля: прямоугольными, трапециевидными или ступенчатыми. По способу возведения фундаменты могут быть сборными или монолитными. Сборные фундаменты выполняют из крупных блоков, столбов или панелей. Монолитные фундаменты устраивают при больших нагрузках, слабых грунтах, для устранения неравномерных осадок зданий.(рис.2.10)

Сборные фундаменты устраивают из типовых сплошных или пустотелых крупных блоков. Сплошные фундаменты состоят из подушки, выложенной из блоков и фундаментной стены из блоков вперевязку.

Монолитные ленточные фундаменты выполняют из бутобетона, бетона, железобетона, крупнопористого бетона и грунтобетона.

Бутовые фундаменты устраиваются из бута на растворе марки 25-50. Бутовая кладка трудоемка. Применяют бутовые фундаменты, когда имеется местный материал.

Бетонные фундаменты - изготовляют из тяжелого бетона класса В 7,5 или легкого бетона класса В 10.

Шлакобетонные фундаменты применяют при маловлажных грунтах.

Бутобетонные фундаменты устраивают из тяжелого бетона класса В 10 и выше, с добавлением в бетон рваного бутового камня (изюма). Фундаменты в виде блоков из силикатобетона класса 15 применяют при маловлажных грунтах.

Столбчатые фундаменты устраивают в зданиях, в которых сосредоточенные нагрузки передаются на столбы каркасных стен и пилястры - несущих стен, расположенные друг от друга на значительных расстояниях. При устройстве столбчатых фундаментов стены в промежутках между фундаментами опирают на железобетонные балки; а при расстояниях между столбами не более 2м - на рядовые или арочные перемычки.

Сплошные фундаменты устраивают при значительных нагрузках, слабых грунтах и сближенных стенах или колоннах.

При строительстве многоэтажных каркасных здании на слабых или неоднородных грунтах, при больших нагрузках на колонны целесообразно устраивать ленточные железобетонные фундаменты.

Свайными фундаментами называют систему свай, погруженные в грунты соединенные поверх ростверками.

Свайные фундаменты применяются при строительстве на слабых сжимаемых грунтах, а также в тех случаях, когда достижение естественного основания экономически или технически невыполнимо из-за большой глубины его заложения.